Aspergillus niger y Rhizopus oryzae inmovilizados para la producción de almidón modificado

  • Alvaro Esteban Aldana Porras Universidad del Tolima
Palabras clave: Hidrólisis, Esterificación, Hongos inmovilizados, Estropajo.

Resumen

La modificación de polímeros naturales es llevada a cabo para ampliar la funcionalidad y usos industriales de los mismos. El uso de microorganismos como fuente enzimática para estas tecnologías proporciona protección de las biomoléculas frente a las condiciones del medio, reutilización, bajo costo, facilidad en su cultivo y aplicación. En este sentido, este estudio se enfocó en la inmovilización de Aspergillus niger y Rhizopus oryzae, como fuente primaria de enzimas requeridas para la acilación e hidrolisis de almidón. Esto mediante el uso de extracto de salvado de arroz como medio de crecimiento y el estropajo como soporte para la inmovilización. Se alcanzaron concentraciones de proteína de 30,7 ± 0,3 y 24,9 ± 0,3 (mg/cm3 de soporte) respectivamente, en el modelo de acilación, se observó una modificación química de los polímeros causada por las condiciones de reacción, obteniendo materiales con propiedades funcionales variables. En hidrólisis se logró un 40% de degradación, posibilitando la obtención de diferentes derivados de almidón. En este sentido, el desempeño en hidrólisis, la concentración proteica de los microorganismos, el estropajo como soporte y el extracto de salvado de arroz como medio inductor de enzimas, promueven este sistema como una alternativa económica para los procesos de modificación industrial.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Referencias bibliográficas

1. Sheldon, Roger A., and Pereira, P. Biocatalysis engineering: the big picture. Chemical Society Reviews, 46.10 (2017): 2678-2691.
2. Zhan, J., Zhang, X., Ma, R., and Tian, Y. Designing Lipase‐Compatible Ionic Liquids as Novel Solvents for Starch Ester Biosynthesis. Starch‐Stärke, 72.1-2 (2020): 1900120.
3. Karam, E. A., Wahab, W. A. A., Saleh, S. A., Hassan, M. E., Kansoh, A. L., and Esawy, M. A. Immobilization and thermodynamic studies of free and immobilized Aspergillus awamori amylase macromolecules. International journal of biological Production, 102 (2017): 694-703.
4. Sepúlveda, L., et al. "Production and Recovery of Enzymes for Functional Food Processing." Functional Foods and Biotechnology: Biotransformation and Analysis of Functional Foods and Ingredients (2020).
5. Vergara, M. Caracterizacion Del Crecimiento De Biopeliculas Soportadas En Un Sistema De Lecho De Fijo Utilizado Para La Digestion Anaerobia De La Fraccion Organica De Residuos Sólidos Urbanos. Diss. Universidad Industrial de Santander, Escuela De Ing. Quimica, 2017, 70 p.
6. Lopez-Trujillo, J., Medina-Morales, M. A., Sanchez-Flores, A., Arevalo, C., Ascacio-Valdes, J. A., Mellado, M., and Aguilera-Carbo, A. F. Solid bioprocess of tarbush (Flourensia cernua) leaves for β-glucosidase production by Aspergillus niger: initial approach to fiber–glycoside interaction for enzyme induction. Biotech, 7.4 (2017): 271.
7. Tallapragada, P., and Venkatesh, k. Isolation, identification and optimization of xylanase enzyme produced by Aspergillus niger under submerged fermentation. J. Microbiol. Biotechnol. Res 1.4 (2011): 137-147.
8. Montoya, D., Murillo, W., Barbosa, L., y Méndez, J. Acetilación enzimática de almidones: una opción de valor agregado. Revista Tumbaga, 1.10 (2015): 88-108.
9. Zhu, J., Zhang, S., Zhang, B., Qiao, D., Pu, H., Liu, S., and Li, L. Structural features and thermal property of propionylated starches with different amylose/amylopectin ratio. International journal of biological macromolecules, 97 (2017): 123-130.
10. Monroy, Y., Rivero, S., and García, M. Microstructural and techno-functional properties of cassava starch modified by ultrasound. Ultrasonics sonochemistry, 42 (2018): 795-804.
11. Butt, N. A., Ali, T. M., and Hasnain, A. Rheological characterization of cold water soluble rice (Oryza sativa) starch lactates and citrates prepared via alcoholic-alkaline method. International journal of biological macromolecules, 123 (2019): 558-568.
12. Shah, A., Masoodi, F. A., Gani, A., and Ashwar, B. A. Physicochemical, rheological and structural characterization of acetylated oat starches. LWT, 80 (2017): 19-26.
13. Horchani, H., Chaâbouni, M., Gargouri, Y., and Sayari, A. Solvent-free lipase-catalyzed synthesis of long-chain starch esters using microwave heating: Optimization by response surface methodology. Carbohydrate Polymers, 79.2 (2010): 466-474.
14. Falsafi, S. R., Maghsoudlou, Y., Rostamabadi, H., Rostamabadi, M. M., Hamedi, H., and Hosseini, S. M. H. Preparation of physically modified oat starch with different sonication treatments. Food hydrocolloids 89 (2019): 311-320.
15. Wang, D., Ma, X., Yan, L., Chantapakul, T., Wang, W., Ding, T., Ye, X., and Liu, D. Ultrasound assisted enzymatic hydrolysis of starch catalyzed by glucoamylase: Investigation on starch properties and degradation kinetics. Carbohydrate polymers 175 (2017): 47-54.
16. Abood, N. H., and Ahmed, S. A. (2017). Effect of some growth factors on protease production by Rhizopus oryzae. Al-Nahrain Journal of Science 20.2 (2017): 90-95.
17. Dinarvand, M., Rezaee, M., and Foroughi, M. (2017). Optimizing culture conditions for production of intra and extracellular inulinase and invertase from Aspergillus niger ATCC 20611 by response surface methodology (RSM). brazilian journal of microbiology 48.3 (2017): 427-441.
18. Ban, K., Kaieda, M., Matsumoto, T., Kondo, A., and Fukuda, H. Whole cell biocatalyst for biodiesel fuel production utilizing Rhizopus oryzae cells immobilized within biomass support particles. Biochemical engineering journal, 8.1 (2001): 39-43.
19. Hama, S., Tamalampudi, S., Fukumizu, T., Miura, K., Yamaji, H., Kondo, A., and Fukuda, H. Lipase localization in Rhizopus oryzae cells immobilized within biomass support particles for use as whole-cell biocatalysts in biodiesel-fuel production. Journal of bioscience and bioengineering, 101.4 (2006): 328-333.
20. Guldhe, A., Singh, P., Kumari, S., Rawat, I., Permaul, K., and Bux, F. Biodiesel synthesis from microalgae using immobilized Aspergillus niger whole cell lipase biocatalyst. Renewable Energy, 85 (2016): 1002-1010.
21. Rakchai, N., Aran, H., and Zimmermann, W. The production of immobilized whole-cell lipase from Aspergillus nomius ST57 and the enhancement of the synthesis of fatty acid methyl esters using a two-step reaction. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 133 (2016): S128-S136.
22. Chandra, M. S., Viswanath, B., and Reddy, B. R. Cellulolytic enzymes on lignocellulosic substrates in solid state fermentation by Aspergillus niger. Indian Journal of Microbiology, 47,4 (2007): 323-328.
23. Costa, M., Lerchundi, G., Villarroel, F., Torres, M., and Schöbitz, R. Producción de enzima fitasa de Aspergillus ficuum con residuos agroindustriales en fermentación sumergida y sobre sustrato sólido. Revista Colombiana de Biotecnología, 11,1 (2009).
24. Avwioroko, O. J., Anigboro, A. A., Unachukwu, N. N., and Tonukari, N. J. Isolation, identification and in silico analysis of alpha-amylase gene of Aspergillus niger strain CSA35 obtained from cassava undergoing spoilage. Biochemistry and biophysics reports 14 (2018): 35-42.
25. Oluwabunmi, M. A., Adesola, A. A., and Grace, I. O. Production and Characterization of Partially Purified α-amylase from Aspergillus niger. Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1378. No. 4. IOP Publishing, 2019.
26. Nema, A., Patnala, S. H., Mandari, V., Kota, S., and Devarai, S. K. Production and optimization of lipase using Aspergillus niger MTCC 872 by solid-state fermentation. Bulletin of the National Research Centre 43.1 (2019): 82.
27. Takó, M., Kotogán, A., Papp, T., Kadaikunnan, S., Alharbi, N. S., and Vágvölgyi, C. Purification and properties of extracellular lipases with transesterification activity and 1, 3-regioselectivity from Rhizomucor miehei and Rhizopus oryzae. Journal of microbiology and biotechnology 27.2 (2017): 277-288.
28. El, A. A. K. E. H., Gagaoua, M., Bennamoun, L., Djekrif, S., Hafid, K., El-Okki, M. E. H., and Meraihi, Z. Statistical optimization of thermostable α-amylase production by a newly isolated Rhizopus oryzae strain FSIS4 using decommissioned dates. Waste and Biomass Valorization 8.6 (2017).
29. Chen, Y., Cheong, L. Z., Zhao, J., Panpipat, W., Wang, Z., Li, Y., Lu, C., Zhou, J., and Su, X. Lipase-catalyzed selective enrichment of omega-3 polyunsaturated fatty acids in acylglycerols of cod liver and linseed oils: Modeling the binding affinity of lipases and fatty acids. International journal of biological macromolecules 123 (2019): 261-268.
30. Clasen, S. H., Müller, C. M., Parize, A. L., and Pires, A. T. Synthesis and characterization of cassava starch with maleic acid derivatives by etherification reaction. Carbohydrate polymers, 180 (2018) 348-353.
31. Reddy, C. K., Choi, S. M., Lee, D. J., and Lim, S. T. Complex formation between starch and stearic acid: Effect of enzymatic debranching for starch. Food chemistry, 244 (2018): 136-142.
32. Seo, T. R., Kim, J. Y., and Lim, S. T. Preparation and characterization of crystalline complexes between amylose and C18 fatty acids. LWT-Food Science and Technology, 64,2 (2015): 889-897.
33. Azmi, A. S., Malek, M. I. A., and Puad, N. I. M. A review on acid and enzymatic hydrolyses of sago starch. International Food Research Journal 24.Suppl. (2017).
34. Oliveira, H. M., Correia, V. S., Segundo, M. A., Fonseca, A. J., and Cabrita, A. R. Does ultrasound improve the activity of alpha amylase? A comparative study towards a tailor-made enzymatic hydrolysis of starch. LWT 84 (2017): 674-685.
Cómo citar
Aldana Porras, A. E. (2021). Aspergillus niger y Rhizopus oryzae inmovilizados para la producción de almidón modificado. Biotecnología En El Sector Agropecuario Y Agroindustrial, 1-15. Recuperado a partir de https://revistas.unicauca.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/1544
Publicado
2021-01-22
Sección
Artículos de Investigaciòn